1978年，第一臺真正意義的現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)矗立在丹麥大地上；12年后，1991年第一座海上風(fēng)電場在同一個國家誕生；又18年過去了，也就是2009年，世界上第一臺漂浮式風(fēng)機(jī)才在挪威海域出現(xiàn)，容量為2.3MW；8年以后，時間來到2017年，全球第一座商業(yè)化漂浮式風(fēng)場在蘇格蘭投產(chǎn)，取名Hywind，規(guī)模30MW……
世界第一臺漂浮式風(fēng)機(jī) 風(fēng)電三十年斗轉(zhuǎn)星移，滄海桑田……
為了讓取之不盡、用之不竭的風(fēng)能更好地為人類服務(wù)，風(fēng)機(jī)從陸地延伸到海洋；為了能夠利用更深更遠(yuǎn)、風(fēng)速更高的海域，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)從固定式發(fā)展為浮動式。30年過去了，一切都顯得那么順理成章，背后卻是人類對清潔能源的渴望以及對科學(xué)技術(shù)孜孜不倦的探索……
據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止目前，全球目前已運(yùn)行的漂浮式示范風(fēng)機(jī)或商業(yè)化項(xiàng)目，一共有9個，6個分布在歐洲，其中英國1個，挪威1個，法國1個，瑞典1個，葡萄牙1個（已拆除），西班牙1個，另外3個項(xiàng)目都在日本。
可以看出，全球最早研究漂浮式技術(shù)的公司和機(jī)構(gòu)主要位于歐洲和日本，目前正在開發(fā)的示范項(xiàng)目也多集中于歐洲、日本、韓國和美國等地。但筆者注意到，漂浮式技術(shù)研究的早晚和固定式基礎(chǔ)的成熟度并無必然聯(lián)系，比如歐洲海上風(fēng)電裝機(jī)前三名的國家是英國、德國、丹麥，而漂浮式技術(shù)研究比較超前的國家卻是法國（Ideol）、葡萄牙（Principle Power）、挪威（Equinor）以及亞洲國家日本（三菱）。即使世界上第一個商業(yè)化的漂浮式風(fēng)場建在了蘇格蘭，可開發(fā)商和技術(shù)擁有者卻是挪威石油公司。一方面他們想通過研究漂浮式技術(shù)實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電技術(shù)和規(guī)模上的彎道超車，另一方面也由于這些國家特殊的海洋地質(zhì)條件（比如水深更深、海床松軟等）倒逼開發(fā)商不得不選擇新的技術(shù)路線。
法國Ideol公司設(shè)計(jì)的Floatgen漂浮式風(fēng)機(jī)
Principle Power公司的Windfloat漂浮式風(fēng)機(jī)
“一切不以大規(guī)模商業(yè)化為目的的浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)都是耍流氓”，雖然這不是現(xiàn)代風(fēng)電之父Henrik Stiesdal的原話，但其創(chuàng)建Stiesdal公司并設(shè)計(jì)浮式風(fēng)機(jī)的理念和目標(biāo)正是如此。
現(xiàn)代風(fēng)電之父Henrik Stiesdal
福特汽車很好地向工業(yè)界詮釋了一項(xiàng)工業(yè)產(chǎn)品從誕生之初到規(guī)模化生產(chǎn)后成本急劇下降的道理。產(chǎn)業(yè)化和成本下降相輔相成，互相促進(jìn)，形成良性循環(huán)。根據(jù)風(fēng)電行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到300萬到400萬千瓦時，成本就會發(fā)生本質(zhì)性的變化，漂浮式風(fēng)電也不會例外！
世界上第一個浮式風(fēng)場Hywind從示范到商業(yè)化足足走了8年……
不要彎道超車，只能奮起直追……
從2016年開始，中國海上風(fēng)電發(fā)展進(jìn)入快車道，特別是2018年，中國海上風(fēng)電新增裝機(jī)165.5萬千瓦，首次超過英國排名第一，累計(jì)裝機(jī)全球第三。這得益于中國政府對產(chǎn)業(yè)的支持、對新型可再生能源的需求以及擁有豐富的海上風(fēng)資源。以目前海上風(fēng)電的發(fā)展速度，未來五到十年必將超越英國成為全球海上風(fēng)電第一大國。
然而，我們真就可以高枕無憂地開發(fā)現(xiàn)有的近海淺水區(qū)域了嗎？
據(jù)了解，目前國內(nèi)廣東省已核準(zhǔn)的近海風(fēng)場水深超過40米，深海項(xiàng)目離我們并不遙遠(yuǎn)，況且福建、廣東、遼寧等省海域巖層埋深較淺，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)大部分需要嵌巖施工，大大增加了固定式基礎(chǔ)的施工難度和施工成本。
中國要想掌握海上風(fēng)電前沿核心技術(shù)，漂浮式研發(fā)攻關(guān)勢在必行！
其實(shí)，國內(nèi)幾年前就從國家層面開始推動漂浮式技術(shù)研究：
國家863計(jì)劃在2013年啟動了漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目研發(fā)，分別支持了兩個項(xiàng)目：
一是由湘電風(fēng)能牽頭開展的“基于鋼筯混凝土結(jié)構(gòu)的海上風(fēng)電機(jī)組局部浮力基礎(chǔ)研制”。該項(xiàng)目提出了一個鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)半潛平臺方案，完成了3MW及 5MW風(fēng)機(jī)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)、浪聯(lián)合作用下載荷分析，進(jìn)行了機(jī)組適應(yīng)性設(shè)計(jì)。
另一個是由金風(fēng)科技牽頭開展的“浮筒或半潛平臺式海上風(fēng)電機(jī)組浮動基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用示范”，該項(xiàng)目針對金風(fēng)3MW機(jī)組提出了優(yōu)化的半潛平臺方案，并完成了載荷分析、水池試驗(yàn)研究工作。
在此之后，國家部委在2016年密集發(fā)文，推動深海浮動技術(shù)研究：
2016 年4 月，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計(jì)劃》（2016-2030），將深海風(fēng)能利用提上日程。
2016 年6 月，國家發(fā)改委、國家能源局、工信部聯(lián)合印發(fā)《中國制造2025-能源裝備實(shí)施方案》，明確要求開展“海上浮式風(fēng)電機(jī)組以及各種基礎(chǔ)形式”的技術(shù)攻關(guān)。
2016 年12 月30 日，國家海洋局發(fā)布《海洋可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，要求實(shí)施海洋能科技創(chuàng)新發(fā)展，明確提出研發(fā)深海浮式風(fēng)電機(jī)組，掌握遠(yuǎn)距離水深大型海上風(fēng)電場設(shè)計(jì)、建設(shè)以及運(yùn)維等關(guān)鍵技術(shù)，推進(jìn)深海風(fēng)電發(fā)展。
作為國內(nèi)第一個海上風(fēng)電項(xiàng)目，上海東海大橋海上風(fēng)場的設(shè)計(jì)方——上海勘測設(shè)計(jì)研究院反應(yīng)迅速，同年起承擔(dān)了上海市啟動的中國深海浮式風(fēng)電場重大示范項(xiàng)目勘測設(shè)計(jì)工作，該項(xiàng)目擬在水深40m區(qū)域分別安裝一臺半潛式和一臺TLP式基礎(chǔ)風(fēng)電機(jī)組。目前該項(xiàng)目正在開展一體化設(shè)計(jì)、物理模型試驗(yàn)工作，計(jì)劃于2021年完成全部設(shè)計(jì)工作。上海電氣也參與了該方案的設(shè)計(jì)。
此外，年初國家工信部公示的“2018年高技術(shù)船舶擬立項(xiàng)科研項(xiàng)目”中，由中國海裝申報(bào)的“海上浮式風(fēng)電裝備研制”項(xiàng)目成功立項(xiàng)。本次立項(xiàng)的課題擬通過開展海上浮式風(fēng)電裝備總體設(shè)計(jì)、系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造與調(diào)試等關(guān)鍵共性技術(shù)研究，完成大功率海上浮式風(fēng)電裝備研制，并實(shí)現(xiàn)海上浮式風(fēng)電裝備的工程示范應(yīng)用。
至此，各大整機(jī)制造商以及以三峽為代表的項(xiàng)目開發(fā)商，以上海院為代表的設(shè)計(jì)方都悉數(shù)登場，共同參與到國內(nèi)漂浮式海上風(fēng)電的研究和推進(jìn)工作中。
誰能成為漂浮式海上風(fēng)電的領(lǐng)跑者……
如果說2009年并網(wǎng)的東海大橋項(xiàng)目算是中國第一個商業(yè)化運(yùn)營海上風(fēng)場的話，那么中國有望用不到歐洲一半的時間就能豎立起自己的漂浮式海上風(fēng)電樣機(jī)，那么哪個項(xiàng)目又會率先搶到這個具有特殊意義的“頭銜”呢？
2018年3月，海上風(fēng)電開發(fā)商三峽集團(tuán)獲得了廣東省海洋漁業(yè)廳海洋專項(xiàng)資金支持的《浮式海上風(fēng)電平臺全耦合動態(tài)分析及其裝置研發(fā)》項(xiàng)目，該項(xiàng)目依托三峽廣東陽江海上風(fēng)電項(xiàng)目，上海勘測設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，明陽智能提供MySE半直驅(qū)漂浮式風(fēng)電機(jī)組并參與一體化設(shè)計(jì)。
項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2021年完成樣機(jī)的研制與安裝，這也將成為國內(nèi)第一臺真正意義上的漂浮式海上風(fēng)電原型機(jī)，被官方定義為首個國家級漂浮式示范項(xiàng)目！
如此光鮮亮麗的頭銜背后是設(shè)計(jì)和實(shí)施團(tuán)隊(duì)沒日沒夜的攻克一個又一個技術(shù)難題……
和歐洲北海不同，中國沿海地區(qū)有著獨(dú)特的氣象條件和海洋地質(zhì)環(huán)境，比如夏季臺風(fēng)頻發(fā)，東南沿海海床多為中礫砂和黏土，但存在基巖地質(zhì)；海床地形總體較為平緩，水深在10到40米之間。針對這一特殊海洋環(huán)境條件，研發(fā)團(tuán)隊(duì)對風(fēng)機(jī)本身和基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)都做了深入研究和設(shè)計(jì)。
在漂浮式風(fēng)機(jī)方面，研發(fā)團(tuán)隊(duì)致力于推進(jìn)五大關(guān)鍵技術(shù)，包括：
·環(huán)境適用性分析；
·總體設(shè)計(jì)技術(shù)；
·平臺及系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)
·風(fēng)機(jī)一體化設(shè)計(jì)
·風(fēng)機(jī)水池模型試驗(yàn)
此外，該試驗(yàn)風(fēng)機(jī)采用的半直驅(qū)技術(shù)源自德國Aerodyn公司，采用兩葉片下風(fēng)向形式。日本2018年8月運(yùn)行的Hibiki漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目也采用了同樣的風(fēng)機(jī)技術(shù)形式，具有重量輕、體積小、建設(shè)重量成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，更適合于海上風(fēng)電。
兩葉片半直驅(qū)海上風(fēng)機(jī)
海上風(fēng)電必將走向遠(yuǎn)海和深海，漂浮式海上風(fēng)機(jī)是未來發(fā)展的必然選擇。采用浮式基礎(chǔ)可有效降低風(fēng)場LCOE，更有利于大容量機(jī)組的利用，提高海上風(fēng)電開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性，為投資商創(chuàng)造更多價(jià)值。
中國漂浮式海上風(fēng)電發(fā)展不需要彎道超車，只能奮起直追……
